(57)【要約】【課題】  補強部材の過熱を防止できる静止電磁誘導機器のタンクを得る。【解決手段】  電力用変圧器のタンク１の上板１ａに、断面Ｔ形の非磁性ステンレス鋼製の主補強部材７及び「エ」状の形状の主補強部材７の端部に補助補強部材１５が溶接されている。補助補強部材１５は、主補強部材７の端部における上板１ａとの溶接部を補強して、応力を緩和するためのものである。銅帯９を流れる電流による磁束Φｍにより、側板１ｂ及び補助補強部材１５に渦電流Ｊｂ１，Ｊｂ２が誘起されるが、補助補強部材１５が「エ」状の形状にされているため、渦電流Ｊｂ２は抑制され、補助補強部材１５の温度上昇を小さくすることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク本体と主補強部材と補助補強部材とを有するものであって、
上記タンク本体は、静止電磁誘導機器及び電流が流れる導体を収容するものであり、
上記主補強部材は、所定の長さの接合用構造部を有し、上記接合用構造部がその長さ方向が上記電流の流れる方向と交差するとともに上記タンク本体の外側にあるようにして上記タンク本体に接合され、かつ上記接合用構造部の長さ方向の端部が上記導体からの離隔距離が所定値以下の位置にあり、
上記補助補強部材は、主部とこの主部の端部から延伸された延伸部とを有し、上記接合用構造部の長さ方向から見たとき上記主部が上記接合用構造部と重なるようにして上記接合用構造部の長さ方向の端部に配設され、上記主部が上記接合用構造部に接合されるとともに上記延伸部が上記タンク本体に接合され上記タンク本体及び上記延伸部に上記電流により誘起される渦電流が流れるものである
静止電磁誘導機器のタンク。
【請求項２】
上記タンク本体は第１の板材とこの第１の板材と交差するようにして上記第１の板材に接合された第２の板材とにより形成された角部を有し、上記導体は上記角部に上記第１及び第２の板材と平行になるようにして配置され、上記主補強部材がその長さ方向が上記第２の板材に交差する方向になるようにしてかつ上記補助補強部材の延伸部が上記第２の板材の近傍にあるようにしてそれぞれ上記第１の板材に接合されたものであることを特徴とする請求項１に記載の静止電磁誘導機器のタンク。
【請求項３】
上記タンク本体が非磁性金属材料で形成されるとともに、上記主補強部材及び上記補助補強部材の少なくとも一方も非磁性金属材料で形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の静止電磁誘導機器のタンク。
【請求項４】
上記補助補強部材は、Ｈ形、コ形、Ｌ形またはＴ形の形成部材であり、その形成部材の一部が上記主部とされ、残りの一部または全部が上記延伸部とされたものであることを特徴とする請求項１に記載の静止電磁誘導機器のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用変圧器などの静止電磁誘導機器のタンク、特に補強部材が設けられた静止電磁誘導機器のタンクの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の電力用変圧器の補強部材を備えたタンクにおいて、容量の増加にともなってブッシングとタンク本体に収容された変圧器本体の巻線とを接続するためのブスバーやリード等の近傍においては、これらの電流のまわりに生じる交流磁界により、タンク壁に渦電流を誘起して漂遊損失を発生し、局部温度上昇を生じるおそれがある。この対策として、補強部材のうちタンク壁を通過する磁束に沿う方向のものには非磁性鋼を、タンク壁に発生する渦電流に沿う方向のものには磁性鋼をそれぞぞれ用いるものが示されている（例えば、特許文献１参照）。このような渦電流によるタンクや補強部材の温度上昇について、さらに詳しく説明する。図６〜図９は、従来の電力用変圧器のタンクを示すものであり、図６（ａ）はそのタンクの構成を示す平面図、図６（ｂ）は側面図である。図７は、タンクの要部を示すものであり、図７（ａ）は要部側面図、図７（ｂ）は要部正面図である。図８は、タンクに流れる渦電流を説明するための説明図である。図９はタンクの補強部材を流れる渦電流の解析例を示す斜視図である。図６に示すような従来の電力用変圧器のタンク１は、上板１ａ及び側板１ｂを有し、非磁性鋼板で製作されている。上板１ａと側板１ｂは、直角をなすようにして溶接されている。そして、この上板１ａと側板１ｂにて形成されるタンク１内の角部１ｃに銅帯９が配設されている。また、上板１ａにブッシング５が取り付けられている。タンク１内には、絶縁油とともに電力用変圧器本体（図示しない）が収容され、銅帯９を介してブッシング５に接続されている。
【０００３】
主補強部材７は、垂直部７ａ及び水平部７ｂを有し、断面Ｔ形の桟状の非磁性ステンレス鋼製であり、この主補強部材７がタンク１の上板１ａの外側に溶接されている。また、図７に示すように、主補強部材７の長さ方向の端部に矩形板状の非磁性ステンレス鋼製の補強板８が設けられ、主補強部材７の端部及びタンク１の上板１ａに溶接され、溶接ビード部１１（図７（ｂ））が形成されている（例えば、特許文献１参照）。補強板８は、主補強部材７の両端部とタンク１との溶接部を補強するものであって、電力用変圧器の運転中にタンク１内の圧力がプラス圧やマイナス圧に変動することにより主補強部材１の両端部の溶接ビード部１１ａ（図７（ｂ））に発生する応力集中を緩和し、溶接部の割れの発生を防止する。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−８６２０８号公報（第４頁左上欄第３行〜右上欄第７行及び第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の静止電磁誘導機器としての電力用変圧器のタンクは以上のように構成され、容量の大きい電力用変圧器においては、ブッシング５や銅帯９に流れる電流も大きなものとなる。そして、タンク１を縮小するために銅帯９がタンク１の上板１ａや側板１ｂと近接して配置されるが、銅帯９を流れる電流によるタンク１の渦電流損失を抑制するために、タンク１は一般的に非磁性ステンレス鋼などの非磁性材料にて製作される。図８に示すように、銅帯９を矢印Ｋ方向に流れる電流により磁束Φｍが発生する。この磁束Φｍのうちタンク１の側板１ｂと鎖交する磁束Φａ，Φｂにより、タンク１の側板１ｂに渦電流Ｊａ，Ｊｂが流れる。
【０００６】
銅帯９と補強板８との距離が近いために、図８に示すように磁束Φｂによる渦電流Ｊｂはタンク１に流れる電流Ｊｂ１の他に電流Ｊｂ２として補強板８にも流れる。ここで、主補強部材７及び補強板８に流れる渦電流の解析例を図９に示す。ところで、補強板８はタンク１の外部に設けられているために、上板１ａを介してタンク１内の絶縁油で冷却される割合が小さくその冷却を殆んど空気の対流に依存している。このため、上記渦電流Ｊｂ２による渦電流損失により過熱することがあった。補強板８が過熱すると、補強板８近辺のタンク１の温度が高くなり、絶縁油が加熱され一酸化炭素やエチレン等の異常ガスが発生するおそれがあった。また、補強板８の過熱により、補強板８近辺の塗装が損傷するおそれもあった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、タンクの補強部材の過熱を防止できる静止電磁誘導機器のタンクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る静止電磁誘導機器のタンクにおいては、
タンク本体と主補強部材と補助補強部材とを有するものであって、
タンク本体は、静止電磁誘導機器及び電流が流れる導体を収容するものであり、
主補強部材は、所定の長さの接合用構造部を有し、接合用構造部がその長さ方向が電流の流れる方向と交差するとともにタンク本体の外側にあるようにしてタンク本体に接合され、かつ接合用構造部の長さ方向の端部が導体からの離隔距離が所定値以下の位置にあり、
補助補強部材は、主部とこの主部の端部から延伸された延伸部とを有し、接合用構造部の長さ方向から見たとき主部が接合用構造部と重なるようにして接合用構造部の長さ方向の端部に配設され、主部が接合用構造部に接合されるとともに延伸部がタンク本体に接合されタンク本体及び延伸部に電流により誘起される渦電流が流れるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る静止電磁誘導機器のタンクは、
タンク本体と主補強部材と補助補強部材とを有するものであって、
タンク本体は、静止電磁誘導機器及び電流が流れる導体を収容するものであり、
主補強部材は、所定の長さの接合用構造部を有し、接合用構造部がその長さ方向が電流の流れる方向と交差するとともにタンク本体の外側にあるようにしてタンク本体に接合され、かつ接合用構造部の長さ方向の端部が導体からの離隔距離が所定値以下の位置にあり、
補助補強部材は、主部とこの主部の端部から延伸された延伸部とを有し、接合用構造部の長さ方向から見たとき主部が接合用構造部と重なるようにして接合用構造部の長さ方向の端部に配設され、主部が接合用構造部に接合されるとともに延伸部がタンク本体に接合されタンク本体及び延伸部に電流により誘起される渦電流が流れるものであるので、
主補強部材の端部におけるタンクとの溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、補助補強部材を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材の温度上昇を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は電力用変圧器のタンクの構成を示す構成図、図２はタンクの要部を示すタンク要部構成図である。図３は、タンク及び補助補強部材を流れる渦電流を説明するための説明図である。図１において、電力用変圧器の非磁性鋼製のタンク１は、従来のものと同様のものであり、第１の及び第２の板材としての上板１ａ及び側板１ｂを有し、上板１ａにブッシング５（従来例の図６参照）が取り付けられている。側板１ｂに対して上板１ａが直角をなすようにして両者は油密に溶接され、タンク１の角部１ｃを形成している。タンク１内には、絶縁油とともに電力用変圧器本体（図示しない）が収容され、角部１ｃに配設された銅帯９を介してブッシング５に接続されている。タンク１の内部（角部）には従来のものと同様の銅帯９が配設され、矢印Ｋの方向に電流が流れる。
【００１１】
主補強部材７は、接合用構造部としての垂直部７ａ及び水平部７ｂを有し、断面Ｔ形の非磁性ステンレス鋼製のＴ形形鋼で形成されたものである。主補強部材７は、図１に示すようにその長さ方向が銅帯９の電流の流れる方向と直交する方向になるようにすなわちその長さ方向が側板１ｂの面と直交する方向になるようにして、かつその垂直部７ａがタンク１の上板１ａの面とほぼ垂直になるようにしてタンク１の上板１ａに溶接されている。補助補強部材１５は、図１におけるタンク１の上板１ａに垂直な主部としての垂直部１５ａ、この垂直部１５ａの下部から左右に延伸された左及び右下部延伸部１５ｂ，１５ｃ、上記垂直部１５ａの上部から左右に延伸された左及び右上部延伸部１５ｄ，１５ｅを有し、全体として図８に示した従来の補強板８を左右にＵ状に切り欠いたような「エ」状の形状をしている。補助補強部材１５は、矩形の非磁性ステンレス鋼板を切り抜き加工して製作されている。
【００１２】
タンク１の製作に当たっては、まず主補強部材７の垂直部７ａをタンク１の上板１ａに溶接する。その後、補助補強部材１５を、その厚さ方向が主補強部材７の長さ方向になるように、かつ図１の左方から見たとき垂直部１５ａが主補強部材７の垂直部７ａと重なるようにして、主補強部材７の端部及びタンク１の上板１ａに溶接する。これにより、溶接ビード部１１が形成される。なお、補助補強部材１５は、図８に示した従来の補強板８と同様に主補強部材７の両端部とタンク１の上板１ａとの溶接部を補強して溶接部の割れの発生を防止するために設けられたものである。このように、補助補強部材１５はエ形の形状を有し中央部が狭いために誘起される渦電流は主として左及び右下部延伸部１５ｂ，１５ｃに流れるので、空気による冷却しか期待できない補助補強部材１５の渦電流損失が小さくなり、補助補強部材１５の温度上昇を抑制できる。
【００１３】
このように、垂直部１５ａの下部から左右に延伸された左及び右下部延伸部１５ｂ，１５ｃを有する補助補強部材１５を上板１ａに溶接することにより、主補強部材７の端部におけるタンク１との溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、タンクの補強部材である補助補強部材１５を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材１５の温度上昇を小さくすることができる。
【００１４】
なお、補助補強部材１５において、左及び右上部延伸部１５ｄ，１５ｅは強度メンバとしての必要性は低いので省いて、補助補強部材を垂直部１５ａ並びに左及び右下部延伸部１５ｂ，１５ｃを有する逆Ｔ状のものとしてもよい（後述の図５の補助補強部材４５と同様の形状）。
【００１５】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２である電力用変圧器のタンクの構成を示す斜視図である。図４において、主補強部材３７は非磁性ステンレス鋼製の断面Ｌ形の不等辺山形鋼で形成され、接合用構造部としての長辺部３７ａと短辺部３７ｂを有する。そして、長辺部３７ａがタンク１の上板１ａに上板１ａとほぼ直角になすようにしてかつその長さ方向が銅帯９の電流の流れる方向と直交する方向になるようにして溶接されている。補助補強部材３５は、非磁性ステンレス鋼製の矩形の板材を側方を角形に切り欠いて製作され、図４におけるタンク１の上板１ａに垂直な主部としての垂直部３５ａ、この垂直部３５ａの下部から右に延伸された右下部延伸部３５ｃ、上記垂直部３５ａの上部から右に延伸された右上部延伸部３５ｅを有し、全体としてコ状の形状をしている。
【００１６】
補助補強部材３５は、主補強部材３５の端部に配設され、その厚さ方向が主補強部材３７の長さ方向に一致するとともに、図４の左方から見たとき長辺部３５ａが主補強部材３７の垂直部３７ａと重なるようにして主補強部材３７の端部及びタンク１の上板１ａに溶接されている。これにより、溶接ビード部３１が形成される。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００１７】
このように、Ｌ形の主補強部材３７の形状に合わせてコ状の形状の補助補強部材３５を用いることにより、主補強部材３７の端部におけるタンク１との溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、補助補強部材３５を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材３５の温度上昇を小さくすることができる。
【００１８】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３である電力用変圧器のタンクの構成を示す斜視図である。図５において、接合用構造部としての主補強板材４７は非磁性ステンレス鋼製の板状のものであり、タンク１の上板１ａと直角になるようにしてかつその長さ方向が銅帯９の電流の流れる方向と直交する方向になるようにして、タンク１の上板１ａに溶接されている。補助補強部材４５は、矩形の非磁性ステンレス鋼板の左右を切り欠き加工して製作され、図５におけるタンク１の上板１ａに垂直な主部としての垂直部４５ａ、垂直部４５ａの下部から左右に延伸された左及び右下部延伸部４５ｂ，４５ｃを有し、全体としてＴ（逆Ｔ）状の形状をしている。
【００１９】
補強の取付は、まず主補強板材４７をタンク１に溶接する。次に、補助補強部材４５を図５の左方から見たときその垂直部４５ａが主補強板材４７と重なるようにして、主補強板材４７の端部及びタンク１の上板１ａに溶接する。これにより、溶接ビード部４１が形成される。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
このように、板状の主補強板材４７に合わせてＴ状の形状の補助補強部材３５を用いることにより、主補強板材４７の端部におけるタンク１との溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、補助補強部材４５を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材４５の温度上昇を小さくすることができる。
【００２１】
なお、以上の各実施の形態においては、補助補強部材１５，３５，４５は、非磁性ステンレス鋼板を切り欠いて製作するものを示したが、Ｈ形鋼、溝形鋼、山形鋼あるいはＴ形鋼をそれぞれ所定長さに切断してエ形、コ形、Ｌ形、Ｔ形の補助補強部材を得ることもできる。また、補助補強部材１５，３５，４５は、必要に応じて通常の強磁性を有する鋼材を使用してもよい。補助補強部材１５，３５，４５の寸法や厚さなどにもよるが、強磁性の鋼材を使用すると表皮効果のために渦電流Ｊｂ２が通過する通過部分の電気抵抗が増加し渦電流が減少し、結果として渦電流損失を低減できる場合もある。渦電流損失は、補助補強部材の大きさ、銅帯を流れる電流の大きさ、銅帯と補助補強部材との距離などにより、変化するので、これらを勘案して強磁性材料製あるいは非磁性材料製のものを適宜選定すればよい。
【００２２】
また、静止電磁誘導機器の例として、電力用変圧器について説明したが、他の機器例えば直列リアクトル等のタンクであっても同様の効果を奏する。
【００２３】
以上のように、この発明に係る静止電磁誘導機器のタンクは、
タンク本体と主補強部材と補助補強部材とを有するものであって、
タンク本体は、静止電磁誘導機器及び電流が流れる導体を収容するものであり、
主補強部材は、所定の長さの接合用構造部を有し、接合用構造部がその長さ方向が電流の流れる方向と交差するとともにタンク本体の外側にあるようにしてタンク本体に接合されかつ接合用構造部の長さ方向の端部が導体からの離隔距離が所定値以下の位置にあり、
補助補強部材は、主部とこの主部の端部から延伸された延伸部とを有し、接合用構造部の長さ方向から見たとき主部が接合用構造部と重なるようにして接合用構造部の長さ方向の端部に配設され、主部が接合用構造部に接合されるとともに延伸部がタンク本体に接合されタンク本体及び延伸部に電流により誘起される渦電流が流れるものであるので、
主補強部材の端部におけるタンクとの溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、補助補強部材を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材の温度上昇を小さくすることができる。
【００２４】
そして、タンク本体は第１の板材とこの第１の板材と交差するようにして第１の板材に接合された第２の板材とにより形成された角部を有し、導体は角部に第１及び第２の板材と平行になるようにして配置され、主補強部材がその長さ方向が第２の板材に交差する方向になるようにしてかつ補助補強部材の延伸部が第２の板材の近傍にあるようにしてそれぞれ第１の板材に接合されたものであることを特徴とするので、主補強部材の端部におけるタンクの第１の板材との溶接部の応力集中を緩和して溶接部の割れ発生を防止することができるとともに、補助補強部材を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材の温度上昇を小さくすることができる。
【００２５】
さらに、タンク本体が非磁性金属材料で形成されるとともに、主補強部材及び補助補強部材の少なくとも一方も非磁性金属材料で形成されたものであることを特徴とするので、補助補強部材を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材の温度上昇を小さくすることができる。
【００２６】
また、補助補強部材は、Ｈ形、コ形、Ｌ形またはＴ形の形成部材であり、その形成部材の一部が主部とされ、残りの一部または全部が延伸部とされたものであることを特徴とするので、補助補強部材を流れる渦電流を抑制して渦電流損失を軽減し、補助補強部材の温度上昇を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１である電力用変圧器のタンクの構成を示す構成図である。
【図２】タンクの要部を示すタンク要部構成図である。
【図３】タンク及び補助補強部材を流れる渦電流を説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２である電力用変圧器のタンクの構成を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３である電力用変圧器のタンクの構成を示す斜視図である。
【図６】従来の電力用変圧器のタンクの構成を示すものであり、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は側面図である。
【図７】タンクの要部を示すものであり、図（ａ）は要部側面図、図（ｂ）は要部側正面図である。
【図８】タンクの渦電流を説明するための説明図である。
【図９】タンクの補強部材を流れる渦電流の解析例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  タンク、１ａ  上板、１ｂ  側板、１ｃ  角部、７  主補強部材、７ａ  垂直部、
９  銅帯、１５  補助補強部材、１５ａ  垂直部、１５ｂ  左下部延伸部、
１５ｃ  右下部延伸部、３５  補助補強部材、３５ａ  垂直部、３５ｃ  右下部延伸部、
３７  主補強部材、３７ａ  長辺部、４５  補助補強部材、４５ａ  垂直部、
４５ｂ  左下部延伸部、４５ｃ  右下部延伸部、４７  主補強板材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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